鍋爐原理 張力 鍋爐原理-7新、看

機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理第7章

過熱器及再熱器7.1概述過熱器和再熱器的作用過熱器：作用是將飽和蒸汽加熱成為達(dá)到合格溫度的過熱蒸汽。再熱器：作用是將汽輪機(jī)高壓缸的排汽再一次加熱，使其溫度與過熱汽溫相等或相近，然后再送到中低壓缸做功。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理1.過熱器和再熱器的作用：我國(guó)125MW及以上容量機(jī)組都采用了中間再熱系統(tǒng)。機(jī)組采用一次再熱可使循環(huán)熱效率提高

4%～6%，采用二次再熱可使循環(huán)熱效率進(jìn)一步

提高2%。另外，再熱器可降低汽輪機(jī)排汽的濕

度，提高末級(jí)葉片的安全性。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理2.過熱器和再熱器的工作特點(diǎn)：①由于管外煙溫高，管內(nèi)工質(zhì)溫度高，因此，過熱器與再熱器壁溫很高。②過熱器與再熱器的冷卻條件較差。③過熱器與再熱器中煙氣流速應(yīng)根據(jù)傳熱、磨損和積灰等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)經(jīng)比較選擇。④過熱器與再熱器需要可靠的安全保護(hù)措施，必須設(shè)計(jì)可靠的減溫減壓及旁路系統(tǒng)。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理2.過熱器和再熱器的工作特點(diǎn)：⑤應(yīng)盡可能降低過熱器與再熱器蒸汽壓降。⑥在設(shè)計(jì)與運(yùn)行時(shí)，應(yīng)盡量防止或減少熱偏差。⑦盡量將再熱器布置在煙溫較低的區(qū)域，并在出口端使用高級(jí)合金鋼。⑧由于再熱蒸汽壓力低、溫度高、比容大，其容積流量比主蒸汽大得多，再熱器采用大管徑多管圈受熱面。⑨再熱器出口汽溫受進(jìn)口汽溫的影響。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理3.過熱器與再熱器的結(jié)構(gòu)型式：輻射式（壁式、墻式）半輻射式對(duì)流式包覆壁過熱器機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理管屏的型式(a)外圈兩圈管子截短；(b)外圈管子短路；(c)內(nèi)外圈管子交叉；(d)外圈管子短路，內(nèi)外管屏交叉機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理對(duì)流式過熱器和再熱器的布置方式（a）順流；（b）逆流；（c）串聯(lián)混合流縱坐標(biāo)是溫度，θ是煙氣溫度，f是工質(zhì)溫度，H表示行程。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理4.過熱器系統(tǒng)工質(zhì)在整個(gè)過熱器系統(tǒng)的流程如下：來自汽水分離器的蒸汽→頂棚過熱器及包覆壁過熱→低溫過熱器進(jìn)口聯(lián)箱→低溫過熱器→低溫過熱器出口聯(lián)箱→一級(jí)噴水減溫器→屏式過熱器進(jìn)口聯(lián)箱→屏式過熱器→屏式過熱器出口聯(lián)箱→二級(jí)噴水減溫器→高溫過熱器進(jìn)口聯(lián)箱→高溫過熱器→過熱器出口聯(lián)箱→汽輪機(jī)高壓缸機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理5.再熱器系統(tǒng)再熱蒸汽的流程為：高壓缸排汽經(jīng)冷再熱蒸汽管道→事故噴水減溫器→再熱器進(jìn)口聯(lián)箱→低溫再熱器管組→低溫再熱器出口聯(lián)箱→再熱器減溫器→高溫再熱器進(jìn)口聯(lián)箱→高溫再熱器管組→再熱器出口聯(lián)箱→經(jīng)熱再熱蒸汽管道進(jìn)入汽輪機(jī)中壓缸。DG1900/25.4－II1型鍋爐汽水流程圖1—省煤器；2—爐膛；3—低溫過熱器；4—屏式過熱器；5—末級(jí)過熱器；6—低溫再熱器；7—高溫再熱器；8—汽水分離器；9—貯水罐機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理7.2熱偏差熱偏差的概念在過熱器與再熱器工作過程中，由于煙氣側(cè)和工質(zhì)側(cè)各種因素的影響，各平行管圈中工質(zhì)的吸熱量是不同的，平行管圈工質(zhì)焓增也不相同，這種的現(xiàn)象稱為熱偏差。熱偏差的程度可用熱偏差系數(shù)ρ來衡量，即：式中： 為偏差管內(nèi)工質(zhì)焓增； 為整個(gè)管組工質(zhì)平均焓增ρ大，偏差嚴(yán)重，ρ→1最好機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理1.熱偏差的概念偏差管：焓增最大的管子偏差管焓增： 管組平均焓增：則：—吸熱不均勻系數(shù)—結(jié)構(gòu)不均勻系數(shù)—流量不均勻系數(shù)機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理2.產(chǎn)生熱偏差的原因1).吸熱不均：影響過熱器管圈之間吸熱不均的因素較多，有結(jié)構(gòu)因素，也有運(yùn)行因素。煙道內(nèi)煙氣速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)的不均勻是造成吸熱不均勻的主要原因。沿?zé)煹缹挾葻嶝?fù)荷的分布機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理2.產(chǎn)生熱偏差的原因2).流量不均：影響并列管子間流量不均的因素也很多，例如聯(lián)箱連接方式的不同，并列管圈間重位壓頭的不同和管徑及長(zhǎng)度的差異等等。此外，吸熱不均也會(huì)引起流量的不均。當(dāng)不計(jì)聯(lián)箱中的壓力變化時(shí)，兩聯(lián)箱的壓差為：式中： 為管子進(jìn)出口壓差，Pa；為管內(nèi)蒸汽質(zhì)量流速，；v為管內(nèi)蒸汽平均比容，m3/kg；

l、dn為管子長(zhǎng)度、內(nèi)徑，m； 為沿程摩擦阻力系數(shù)； 為管子的局部阻力系數(shù)；h為管子進(jìn)出口高度差，m；g為重力加速度，m/s2。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理2.產(chǎn)生熱偏差的原因?qū)τ谶^熱蒸汽，重位壓頭所占的壓差份額是很小的，可不予考慮設(shè)管子流通面積為f，則管內(nèi)蒸汽流量G為：將上式中只與結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)合并為結(jié)構(gòu)阻力系數(shù)R，有偏差管的流量不均勻系數(shù)為：機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理3.減小熱偏差的措施1).運(yùn)行措施在運(yùn)行時(shí)，應(yīng)根據(jù)鍋爐出力需要，合理投用燃燒器，調(diào)整好爐內(nèi)燃燒，確保燃燒穩(wěn)定，煙氣均勻并充滿爐膛空間，避免火焰產(chǎn)生偏斜和沖刷屏管，盡量使沿爐寬方向上的煙氣流量和溫度分布比較均勻，控制左右側(cè)煙溫差不過大。要健全吹灰制度，定期進(jìn)行吹灰，防止因積灰和結(jié)渣引起的受熱不均。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理3.減小熱偏差的措施2).結(jié)構(gòu)措施：①將受熱面分級(jí)，級(jí)間進(jìn)行中間混合。②級(jí)間進(jìn)行左右交叉流動(dòng)，以降低兩側(cè)熱偏差。③采用合理的聯(lián)箱連結(jié)型式。④采用定距裝置，以使屏間距離及蛇形管片的橫向節(jié)距相等。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理3.減小熱偏差的措施2).結(jié)構(gòu)措施：⑤按受熱面熱負(fù)荷分布情況劃分管組。⑥適當(dāng)減小外管圈管子長(zhǎng)度，或外管圈采用直徑較大的管子。⑦加裝節(jié)流圈。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理7.3氣溫調(diào)節(jié)運(yùn)行中影響過熱汽溫和再熱汽溫的因素：汽溫變化的靜態(tài)特性過?？諝庀禂?shù)給水溫度受熱面的污染情況飽和蒸汽用汽量燃燒器的運(yùn)行方式燃料性質(zhì)機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理2.氣溫調(diào)節(jié)方法在現(xiàn)代鍋爐中，汽溫的調(diào)節(jié)方法很多，且各有其不同的特點(diǎn)，主要分為煙氣側(cè)調(diào)節(jié)與蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)兩大類。對(duì)蒸汽調(diào)節(jié)方法的基本要求是：①調(diào)節(jié)慣性或時(shí)滯要??；②調(diào)節(jié)范圍要大；③設(shè)備的結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單可靠；④對(duì)循環(huán)的效率影響要??；⑤附加的設(shè)備和金屬消耗要少。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理2.氣溫調(diào)節(jié)方法

蒸汽側(cè)汽溫調(diào)節(jié)：蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)的原理就是利用減溫器來降低過熱蒸汽的焓，使汽溫降低到需要的溫度。（1）面式減溫器：面式減溫器是一種殼管式熱交換器，它利用鍋爐給水或爐水作為冷卻介質(zhì)，通過與過熱蒸汽的對(duì)流換熱來冷卻蒸汽，用于中小型鍋爐。優(yōu)點(diǎn)：冷卻介質(zhì)不與蒸汽接觸，對(duì)冷卻介質(zhì)沒有特殊要求。缺點(diǎn)：當(dāng)鍋爐容量增大時(shí)，需要更換容量更大的減溫器，不適機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理U形管減溫器1—冷卻水進(jìn)口小集箱；2—冷卻水出口小集箱；3—法蘭；4—減溫器殼體；5—蒸汽引入管；6—U形管；7—隔板；8—蒸汽引出管機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理2.氣溫調(diào)節(jié)方法（2）噴水減溫器：在噴水減溫器中，減溫水直接噴入過熱蒸汽中，使水受熱蒸發(fā)，吸收蒸汽的熱量，過熱汽溫隨之降低，達(dá)到調(diào)節(jié)過熱汽溫的目的。噴水減溫器是一種接觸式換熱器。優(yōu)點(diǎn)：噴水減溫器調(diào)節(jié)幅度大，慣性小，調(diào)節(jié)、靈敏、易于自動(dòng)化，加上其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此在過熱器調(diào)溫中得到普遍應(yīng)用。缺點(diǎn)：在噴水減溫器中，噴入的水與蒸汽直接混合，因而對(duì)水質(zhì)的要求很高，所用的減溫水應(yīng)保證噴水后過熱蒸汽中的含鹽量及含硅量符合規(guī)定的蒸汽質(zhì)量要求。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理2.氣溫調(diào)節(jié)方法分類：噴水減溫器的結(jié)構(gòu)型式很多，按噴水方式有下列四種，即：噴頭式減溫器；文丘里管式減溫器；旋渦式噴嘴減溫器；多孔噴管式減溫器。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理雙噴頭式減溫器機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理文丘里管式噴水減溫器機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理旋渦式噴嘴噴水減溫器1-旋渦式噴嘴；2-減溫水管；3-支撐鋼碗；4-減溫器聯(lián)箱；5-文丘里管；6-混合管機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理多孔噴管式噴水減溫器1—筒體；2—混合管；3—噴管；4—管座機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理2.氣溫調(diào)節(jié)方法（3）蒸汽旁路法：蒸汽旁路法用于再熱器溫調(diào)節(jié)。如下圖，再熱器分兩級(jí)，在后豎井煙道布置一組低溫再熱器(調(diào)節(jié)級(jí))，利用三通閥改變流經(jīng)這部分受熱面的再熱蒸汽量來達(dá)到調(diào)溫目的。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理2.氣溫調(diào)節(jié)方法（4）汽-汽熱交換器：汽-汽熱交換器也用于再熱汽溫調(diào)節(jié)，利用高壓過熱蒸汽來加熱再熱蒸汽，以達(dá)到調(diào)節(jié)再熱汽溫的目的。有布置在煙道外和煙道內(nèi)兩種。其系統(tǒng)如圖7-17所示。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理（2）分隔煙道與煙氣擋板：采用分隔煙道與煙氣擋板是從煙氣側(cè)進(jìn)行再熱汽溫調(diào)節(jié)的另一種方法，見下圖。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，已被許多大型鍋爐采用。缺點(diǎn)：汽溫調(diào)節(jié)時(shí)滯大，擋板的開度與汽溫變化為非線性關(guān)系。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理（3）改變火焰中心位置：最常用的改變火焰中心位置的方法是采用擺動(dòng)燃燒器。調(diào)節(jié)擺動(dòng)燃燒器噴嘴的上下傾角，以改變火焰中心沿爐膛高度的設(shè)置使?fàn)t膛出口煙溫發(fā)生相應(yīng)的變化，即改變爐內(nèi)輻射傳熱量和煙道中對(duì)流傳熱量的分配比例，從而改變了受熱面的吸熱量，達(dá)到調(diào)節(jié)過熱及再熱汽溫的目的。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理（3）改變火焰中心位置：擺動(dòng)式燃燒器調(diào)溫具有調(diào)節(jié)幅度大、時(shí)滯小等優(yōu)點(diǎn)，然而，在具體應(yīng)用中，考慮到燃燒器噴嘴擺角過大會(huì)對(duì)爐內(nèi)燃燒工況及鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性帶來不利的影響，尤其在燃灰熔點(diǎn)較低的煤時(shí)，因受到爐膛出口溫度的限制，使得實(shí)際的調(diào)溫范圍有所縮小。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理7.4管壁溫度計(jì)算過熱器與再熱器的管壁溫度在各受熱面中也往往是最高的，因此，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，經(jīng)常對(duì)過熱器與再熱器出口管壁溫度進(jìn)行校核計(jì)算與監(jiān)測(cè)更顯得必要。管子的外壁溫度及平均溫度分別為：機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理7.5過熱器、再熱器的結(jié)渣、沾污與腐蝕

1.結(jié)渣及沾污的特點(diǎn)及影響結(jié)渣，也叫熔渣，是指受熱面上積聚了熔化的灰沉積物。結(jié)渣的形態(tài)主要是以粘稠或熔融的沉積物形式出現(xiàn)。過熱器與再熱器結(jié)渣，主要發(fā)生在高溫對(duì)流受熱面。它主要由煙氣中夾帶的熔化或部分熔化的顆粒碰撞在高溫對(duì)流受熱面管子表面上被冷卻凝固而形成。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理1.結(jié)渣及沾污的特點(diǎn)及影響積灰是指溫度低于灰熔點(diǎn)時(shí)，灰粒在受熱面上的積聚。積灰可發(fā)生在任何受熱面上，一般來說，積灰可分疏松會(huì)、高溫粘結(jié)灰和低溫粘結(jié)灰三種形態(tài)。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理7.5過熱器、再熱器的結(jié)渣、沾污與腐蝕

1.結(jié)渣及沾污的特點(diǎn)及影響過熱器與再熱器沾污層中含有熔點(diǎn)較低的硫酸鹽，將產(chǎn)生熔融硫酸鹽型高溫腐蝕。而且由于管壁溫度

高，高溫腐蝕速度快，容易引起爆管。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理1.結(jié)渣及沾污的特點(diǎn)及影響過熱器或再熱器沾污后吸熱能力下降，將使出口汽溫下降和出口煙氣溫度上升，從而導(dǎo)致鍋爐排煙溫度上升，降低機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。過熱器或再熱器沾污結(jié)渣后，管排間阻力增加，煙氣流速減小，傳熱減弱。而在未沾污或沾污較少處煙氣流速增大，傳熱增強(qiáng)。再加上被沾污管的傳熱能力下降，造成管排間的吸熱不均勻，從而產(chǎn)生較大熱偏差，引起過熱器出口處管壁超溫。機(jī)械工業(yè)出版社普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材——鍋爐原理2.過熱器與再熱器的高溫腐蝕及防止過熱器、再熱器的煙氣側(cè)腐蝕有時(shí)是很快的，可高達(dá)1mm/a，會(huì)很快引起爆管而被迫停爐檢修，影響電站的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。這種腐蝕與高溫粘結(jié)灰的